[發明專利]一種運用基線漂移量檢測原煤水分、揮發分的方法

有效

• 申請號: 201710851832.8
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107764796B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 向軍;徐俊;蘇勝;胡松;汪一;劉佳薇;熊哲;周敬;唐浩;卿夢霞;劉威
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳薇

本發明涉及一種運用基線漂移量檢測原煤水分、揮發分的方法，包括如下步驟：選取多種不同煤階、不同灰分的標準煤，分別對每種標準煤進行拉曼光譜測試及工業分析，計算拉曼光譜基線漂移量，計算拉曼光譜基線漂移量與水分、揮發分特征參數的映射關系；使用與上述相同的方式及基準對待測原煤進行拉曼光譜測試，計算待測原煤的拉曼光譜基線漂移量，根據拉曼光譜基線漂移量與水分、揮發分特征參數的映射關系，獲得待測原煤的水分、揮發分。本發明提供的基線漂移量計算方法簡單，可實現計算機的自動識別，適用于智能化控制；本發明采用原煤拉曼光譜基線漂移量即可檢測原煤水分及揮發分，無需復雜的分峰解析，速度更快，也可排除因分峰引起的誤差。

技術領域

本發明涉及檢測技術領域，尤其涉及一種運用基線漂移量檢測原煤水分、揮發分的方法。

背景技術

煤是中國的主要一次能源，在可預見的未來仍將占據主要地位，因此煤炭的清潔高效利用對國民經濟至關重要，而煤炭的智能化生產是煤炭高效利用的有效途徑之一。煤炭的智能化生產的過程中，原煤的在線精準監測是一個關鍵步驟。

煤炭其本質上是一種含有雜質的富炭混合物，具有復雜的成分及結構。在工業應用中，為了便于煤炭的評價，通常采用工業分析及元素分析獲得煤炭中的水分、揮發分、固定碳、灰分以及碳、氫、氧、氮、硫等主要元素的含量。在近一百年關于煤炭的研究中發現，煤炭的熱轉化效率與煤的煤階密切相關，而工業應用過程中煤階的高低通常采用煤中的干燥無灰基揮發分來表示，因此，在煤炭的工業應用中確定煤中的干燥無灰基揮發分對整個煤炭的轉化過程非常關鍵。而煤中無機物雜質里的水分，由于其在熱轉化過程中會吸收大量的熱量而對煤炭的利用會產生巨大影響，因此，確定煤炭中的水分含量對煤炭的高效利用也非常關鍵。

因此，實現煤炭的在線監測過程中，獲得煤炭的干燥無灰基揮發分以及煤炭的水分含量是關鍵步驟。

拉曼光譜近年來被廣泛應用于碳質材料的檢測過程中，也被證明可以用于煤炭結構的檢測。由于分子存在著熒光效應的屬性，通過拉曼光譜儀檢測獲得的拉曼光譜通常是拉曼曲線與熒光曲線的疊加，使得最終獲得的拉曼光譜的基線存在著一定的漂移。對于石墨烯等高度有序的碳材料，由于分子熒光效應非常弱，其獲得的拉曼光譜幾乎無基線漂移。而通過拉曼光譜儀對原煤進行檢測時，雖然可以獲得原煤的拉曼光譜。但是，由于原煤屬于非常無序的碳質結構，里面含有較多的含氧官能團以及水分和灰分，在測試拉曼光譜時也會激發較強的熒光光譜，最終使得獲得的原煤的拉曼光譜存在著一定的基線漂移，尤其是對于亞煙煤及褐煤等低價煤，基線漂移非常嚴重。而在通常進行拉曼光譜數據處理時，均采用直線法對拉曼光譜基線進行矯正，但是由于基線漂移曲線線型的不確定性，簡單的直線法矯正使得矯正后的拉曼光譜存在一定的偏差。因此，在對拉曼光譜進行處理前，首先需要確定原煤拉曼光譜的基線漂移量，但是目前，尚未有確切方法對原煤的拉曼光譜基線漂移量進行準確定量。

此外，由于拉曼光譜的基線漂移與原煤物質的分子熒光強度密切相關，而通常煤中的含氧官能團、水等的分子熒光顯著，而煤中的含氧官能團含量與原煤煤階呈一定的線型關系，因此如果合理定量原煤的基線漂移量，并通過深入探索，原煤拉曼光譜的基線漂移量具有反映原煤中水分及揮發分的潛能。

專利CN103529012B公開了一種適用于高爐瓦斯灰中碳來源的拉曼光譜定量檢測方法，其利用拉曼光譜分析，快速、準確、定量地分析出了煤炭及焦炭占高爐瓦斯灰中的比例。然而卻并對拉曼光譜的基線漂移量進行定量，也不適用于原煤的水分及揮發分的定量檢測。

專利ZL20160600182.5公布了一種基于拉曼光譜分析的煤質快速檢測方法，該方法雖然通過拉曼光譜檢測，能實現對原煤中水分、揮發分的測量，但是并未對原煤拉曼光譜基線漂移量進行定量計算，也未提出原煤拉曼光譜基線漂移量的定量方法，此外該專利提出的基于拉曼光譜分析的煤質快速檢測方法需要對拉曼光譜進行復雜的分峰計算，在工業利用過程中存在著技術壁壘。

以上方法雖然均采用拉曼光譜實現煤炭的檢測，但是均存在著一些不足以及需要改進的地方。

發明內容